國產(chǎn)連續(xù)管作業(yè)機的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用*

劉壽軍

（中國石油集團工程技術(shù)研究院有限公司 江漢機械研究所，湖北 荊州 434000）

0 前 言

連續(xù)管作業(yè)技術(shù)是實現(xiàn)井下作業(yè)轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展的“革命性”技術(shù)，是油氣勘探開發(fā)提質(zhì)增效、降低成本的技術(shù)利器。連續(xù)管作業(yè)技術(shù)改變了起下單根管柱的傳統(tǒng)作業(yè)方式，作業(yè)過程簡捷、高效、精準，為電氣化、自動化、智能化、清潔化的產(chǎn)業(yè)升級奠定了基礎(chǔ)，因此連續(xù)管作業(yè)機在國際上被稱為“萬能作業(yè)機”。

我國2007 年研制出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的第1 臺連續(xù)管作業(yè)機，經(jīng)過近15 年的應(yīng)用和發(fā)展，現(xiàn)在可生產(chǎn)系列連續(xù)管作業(yè)機，其廣泛應(yīng)用于修井、儲層改造、測井、完井等作業(yè)，為我國油氣勘探開發(fā)做出了重要的貢獻。

1 連續(xù)管作業(yè)技術(shù)概述

1.1 特點與應(yīng)用

連續(xù)管技術(shù)具有兩個主要特征：一是一根連續(xù)的管子不用再接單根，二是外徑一致容易密封井口。這兩個特征使得連續(xù)管技術(shù)與常規(guī)連接油管相比具有無可比擬的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾方面：①起下作業(yè)快，操作人員少，降本增效明顯；②可帶壓作業(yè)和不間斷循環(huán)，實現(xiàn)真正的欠平衡；③井下傳遞信息快、連續(xù)、實時且容量大，易實現(xiàn)自動化和智能化；④健康安全環(huán)保，降低勞動強度。

按照ICoTA（國際連續(xù)管技術(shù)協(xié)會）的分類，連續(xù)管技術(shù)主要應(yīng)用于13 個方面：排液、井筒清理、酸化、速度管柱、打撈、工具傳輸、測井、投塞/取塞、鉆井、壓裂、海上作業(yè)、深井作業(yè)、管道/輸油管線[1]。

1.2 我國連續(xù)管技術(shù)的發(fā)展歷程

我國連續(xù)管技術(shù)的研究應(yīng)用經(jīng)歷過三個階段[2]。第一階段是引進探索階段，主要發(fā)生在1978年—2006年。我國1978年引進了第1臺連續(xù)管作業(yè)機，后續(xù)引進30多臺，但由于進口連續(xù)管作業(yè)機管徑較小、進口的工具少且不配套、連續(xù)管配套工具不全等原因[3]，以及進口價格高、配件周期長、應(yīng)用井次少，導(dǎo)致作業(yè)成本高，形成惡性循環(huán)，到2006年實際很多設(shè)備處于停用狀態(tài)。

第二階段是自主研制階段，主要發(fā)生在2007 年—2010 年。2000 年以來，我國大力推廣應(yīng)用水平井技術(shù)，連續(xù)管以其獨特的技術(shù)優(yōu)勢可以解決水平井作業(yè)的技術(shù)難題。因此，2006年國家科技部設(shè)立“863計劃”項目對連續(xù)管作業(yè)技術(shù)與裝備進行了研究。2007年我國第1臺自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)連續(xù)管作業(yè)機研制成功，2009 年我國第1盤連續(xù)管研制成功。到2010年，共研發(fā)了車裝、拖裝、橇裝連續(xù)管作業(yè)機以及CT70、CT80、CT90 連續(xù)管，相應(yīng)的高端和復(fù)雜作業(yè)工藝，如連續(xù)管壓裂、拖動酸化等試驗成功，具備連續(xù)管作業(yè)技術(shù)推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)。

第三階段是快速發(fā)展階段，主要是2011 年至今。2011 年以來，中國石油集團設(shè)立“連續(xù)管作業(yè)技術(shù)推廣專項”，該項目取得了系列創(chuàng)新成果和顯著的工程應(yīng)用成效，主要體現(xiàn)在三方面：一是形成了車裝、橇裝、拖裝3種型式11種結(jié)構(gòu)的連續(xù)管作業(yè)機和 8種規(guī)格的連續(xù)管；二是研發(fā)了4 大系列24 類92 種井下工具；三是在大慶、長慶、青海等油氣田示范應(yīng)用修井、儲層改造、測井、完井試油、采油采氣等5大系列13類30 種工藝技術(shù)，推廣應(yīng)用30 000 余井次。修井作業(yè)同比縮短工期60%以上，降低綜合成本40%以上；水平井作業(yè)同比縮短工期50%以上；儲層改造同比縮短工期30%以上。另外，還建立了生產(chǎn)服務(wù)保障和技術(shù)培訓(xùn)體系，基本形成了標準規(guī)范，培育了近100支連續(xù)管專業(yè)化作業(yè)隊伍。

2 我國連續(xù)管作業(yè)機的研究現(xiàn)狀

2.1 連續(xù)管作業(yè)機的結(jié)構(gòu)與組成

連續(xù)管作業(yè)機主要由注入頭和導(dǎo)向器、連續(xù)管、滾筒和軟管滾筒、防噴系統(tǒng)、動力與控制系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)與作業(yè)分析軟件以及運載裝置和隨車起重機等組成[4]。為了提高連續(xù)管作業(yè)機操作效率，提高作業(yè)的安全性，連續(xù)管作業(yè)機還有一些配套裝置如倒管器、吹掃裝置、塔架、現(xiàn)場焊接裝置和電纜注入裝置等。

注入頭的主要功能是夾持和懸掛連續(xù)管，使之順利下入或者起出井筒，完成特定的功能，是連續(xù)管作業(yè)機的關(guān)鍵部件之一。

連續(xù)管采用連制工藝且單根長度≥61 m，最后卷取在卷筒上交付使用。與常規(guī)油管相比，連續(xù)管具有高強度、高塑性并有一定耐腐蝕性能。

滾筒主要功能是配合注入頭，將纏繞的連續(xù)管下入井內(nèi)，并通過管匯向井筒注入介質(zhì)。作業(yè)完后，滾筒將連續(xù)管纏繞在其筒體上進行運輸。

防噴系統(tǒng)安裝于井口和注入頭之間，其中防噴器可對連續(xù)管進行剪切、半封、懸掛操作，也可對井筒進行全封操作，可有效預(yù)防井噴事故的發(fā)生，確保施工安全。防噴盒能在連續(xù)管運動或者靜止情況下有效密封連續(xù)管與環(huán)空壓力，實現(xiàn)安全帶壓作業(yè)，避免環(huán)境污染。

動力與控制系統(tǒng)主要包含動力及傳動系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、控制室等。一般采用柴油發(fā)動機作為原動力，驅(qū)動液壓泵為注入頭、滾筒、防噴系統(tǒng)等執(zhí)行機構(gòu)提供液壓動力，并控制各部件完成特定的動作。

裝載運輸裝置主要功能是裝載運輸連續(xù)管專業(yè)設(shè)備，一般為底盤車、半掛車或運輸橇等。

連續(xù)管作業(yè)機的主要工作部件為液壓或電液控制，在控制室集中操作，監(jiān)測系統(tǒng)與分析軟件實時檢測并顯示各部件的運行狀態(tài)，保障連續(xù)管作業(yè)機安全運行。

2.2 我國連續(xù)管作業(yè)機關(guān)鍵部件的研究現(xiàn)狀

2.2.1 連續(xù)管注入頭

經(jīng)過十余年的發(fā)展，注入頭研制技術(shù)取得了重大的突破。在理論研究方面，已揭示了注入頭夾持塊與連續(xù)管的接觸規(guī)律和當量摩阻系數(shù)關(guān)系，運用有限元分析創(chuàng)建了數(shù)學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)了夾持影響連續(xù)管的兩大主要因素，研究形成了夾持系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計和評價方法。研發(fā)了夾緊裝置整體浮動和夾持塊隨動自平衡結(jié)構(gòu)，形成夾緊系統(tǒng)隨管自適應(yīng)技術(shù)。此外，采用壓力補償及反饋原理，研制了反饋節(jié)流裝置，使注入頭的最低工作穩(wěn)定速度達到0.04 m/min，解決了低速不穩(wěn)定、爬行、測井數(shù)據(jù)不符合要求的重大技術(shù)難題。為了適應(yīng)深層及超深層對重載大管徑連續(xù)管作業(yè)機的要求，我國創(chuàng)新研制了彈性夾持塊[5]、三折疊導(dǎo)向器等特色專利技術(shù)，滿足了大型重載注入頭的要求。

在此基礎(chǔ)上，我國現(xiàn)已研制形成了ZR180、ZR270、ZR360、ZR450、ZR580、ZR680 和ZR900 共7 種規(guī)格的注入頭系列產(chǎn)品，注入頭的最大拉力達到了900 kN（200 000 lbs），成為世界上拉力最大的注入頭之一。一般情況下，ZR180、ZR270、ZR360、ZR450系列注入頭應(yīng)用于連續(xù)管常規(guī)井下作業(yè)，ZR580、ZR680 注入頭應(yīng)用于深井、超深井作業(yè)，而ZR900注入頭應(yīng)用于連續(xù)管鉆井作業(yè)。經(jīng)過現(xiàn)場推廣應(yīng)用和改進完善定型，目前我國注入頭整體參數(shù)和技術(shù)水平達到國際先進水平，且具備根據(jù)現(xiàn)場工藝需要自主研制特殊用途注入頭的能力。

2.2.2 連續(xù)管滾筒

滾筒容量的大小直接決定了連續(xù)管作業(yè)機的能力。隨著我國深層深井的勘探開發(fā)，大管徑超長連續(xù)管的應(yīng)用日益普遍，連續(xù)管纏繞于滾筒整體運輸非常困難，尤其是頁巖氣、致密氣等非常規(guī)油氣儲藏豐富的川渝、陜甘寧和山西地區(qū)，山多彎急，運輸條件差，因此滾筒（含連續(xù)管）的運輸成為制約連續(xù)管技術(shù)應(yīng)用的重要因素。另外，海洋平臺施工由于受到吊機能力的限制，吊裝滾筒也面臨重大挑戰(zhàn)。

通過對我國道路條件、運輸法規(guī)和標準、滾筒工作原理、連續(xù)管彎曲半徑等研究和試驗，確立了一套適應(yīng)我國道路運輸條件的滾筒參數(shù)選取方法；創(chuàng)新了集支撐、傳動和排管離合功能于一體的液壓自動控制盤式離合傳動裝置，形成了連續(xù)管高效安全自動排管技術(shù)；發(fā)明了連續(xù)管多通道密封裝置，解決了多種介質(zhì)如液體、氣體以及光纖和電纜等進出滾筒的技術(shù)難題。在此研究的基礎(chǔ)上，我國成功開發(fā)了標準滾筒、快換滾筒（DID 滾筒、CID 滾筒）、可擴容滾筒（擴展容量和擴展管徑）、測井滾筒、煤氣化多介質(zhì)傳輸滾筒等，具備根據(jù)現(xiàn)場工藝需要研制特殊連續(xù)管滾筒的能力，研制水平達到了世界先進水平。

2.2.3 動力與控制系統(tǒng)

目前我國連續(xù)管作業(yè)機的動力與控制系統(tǒng)成熟可靠，具有以下特點：①滾筒與注入頭實現(xiàn)互鎖，減少操作失誤，降低事故發(fā)生；②注入頭剎車手/自切換，保障了連續(xù)管作業(yè)機停機過程中注入頭的絕對剎車；③注入頭采用超壓反饋，在遇阻/遇卡時具備限壓和自動停機功能，提高了注入頭起下連續(xù)管的安全性；④注入頭控制可帶載平穩(wěn)啟動，高低速無縫對接，操作性能好；⑤液壓泵空載啟動，系統(tǒng)高溫自動冷卻、低溫自動加熱，設(shè)置有反饋節(jié)流裝置，注入頭低速穩(wěn)定性好；⑥操作手柄分區(qū)布置，符合人機工程學(xué)，減少操作失誤。

2.2.4 防噴系統(tǒng)

防噴系統(tǒng)可充分體現(xiàn)連續(xù)管的作業(yè)優(yōu)勢，同時也是保障作業(yè)系統(tǒng)安全運行最重要的井控設(shè)備，一般采用70 MPa 及以下的四閘板防噴器和防噴盒，在高壓氣井或者深井、超深井作業(yè)中一般配置105 MPa四閘板防噴器、復(fù)合雙閘板防噴器和雙聯(lián)防噴盒，確保施工安全。

目前我國工作壓力≤ 70 MPa 的連續(xù)管防噴器和防噴盒均實現(xiàn)了自主研制，70 MPa 以上的連續(xù)管防噴器和防噴盒主要依賴進口。

2.2.5 連續(xù)管裝載運輸系統(tǒng)

對于外徑小于50.8 mm 的連續(xù)管，一般作業(yè)工藝相對簡單，作業(yè)時間短，安裝拆卸等占井時間顯得尤為重要，裝載系統(tǒng)要考慮連續(xù)管上裝設(shè)備狀態(tài)以及到井場后安裝和拆卸上裝設(shè)備的快捷性。因此，對于陸地環(huán)境一般采用車裝連續(xù)管作業(yè)機和拖裝式連續(xù)管作業(yè)機，對于海洋和灘海環(huán)境一般采用橇裝連續(xù)管作業(yè)機。

車裝式和拖裝式連續(xù)管作業(yè)機可直接運輸各作業(yè)設(shè)備；橇裝式連續(xù)管作業(yè)機則需借用吊機和運輸車將各作業(yè)設(shè)備橇裝。

不同于數(shù)字館藏較定型的內(nèi)容儲備、傳統(tǒng)節(jié)慶表演較為固定的時間限制，社區(qū)教育能夠利用現(xiàn)代化的技術(shù)手段對非物質(zhì)文化遺產(chǎn)進行有目的的靈活選擇、批判、更新和創(chuàng)造性應(yīng)用，更好地發(fā)揮非物質(zhì)文化的交流融會功能，有效促進傳統(tǒng)文化經(jīng)創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化和創(chuàng)新性發(fā)展后的成果應(yīng)用。

世界上連續(xù)管作業(yè)機應(yīng)用最多的是北美地區(qū)，得益于其道路條件較好，因此北美的連續(xù)管作業(yè)機尤其是大型連續(xù)管作業(yè)機主要以拖裝式為主。我國的頁巖氣等非常規(guī)油氣處于川渝和陜甘寧等山區(qū)，重型拖掛車爬坡和轉(zhuǎn)彎比較困難，因此我國主要以車裝連續(xù)管作業(yè)機為主。隨著川渝頁巖氣向深層發(fā)展，也推動了我國連續(xù)管用重載底盤車的發(fā)展，現(xiàn)已研制了13 t前橋、16 t后橋、總質(zhì)量達58 t的底盤車，采用框架結(jié)構(gòu)分離加強式大梁，可裝載外徑為50.8 mm（2 in）、長度為6 600 m的連續(xù)管，從而滿足深層頁巖氣開發(fā)的需要，引領(lǐng)世界車裝連續(xù)管作業(yè)機的發(fā)展。此外，我國還開發(fā)了后橋轉(zhuǎn)向、線橋半掛車等多種形式的半掛車，滿足了國內(nèi)深井、超深井連續(xù)管作業(yè)的要求。

3 我國連續(xù)管作業(yè)機的典型結(jié)構(gòu)和應(yīng)用

3.1 基本型式與分類

按SY/T 6761—2014《連續(xù)管作業(yè)機》標準，連續(xù)管作業(yè)機根據(jù)滾筒運輸形式的不同，基本型式可分為車裝式、拖裝式、橇裝式。

車裝式連續(xù)管作業(yè)機主要應(yīng)用于陸地作業(yè)，由于底盤車具備動力且可后橋驅(qū)動，爬坡能力強，轉(zhuǎn)彎半徑相對較小，尤其適合于我國油氣開發(fā)大多在山區(qū)等道路條件不好的地方，車裝連續(xù)管作業(yè)機應(yīng)用最為廣泛。拖裝式連續(xù)管作業(yè)機采用牽引車和半掛車，可裝載管徑和長度較大的連續(xù)管重載運輸，但是半掛車不能后橋驅(qū)動，爬坡能力相對較差，一般應(yīng)用于平原和沙漠等道路條件較好的地區(qū)。橇裝式連續(xù)管作業(yè)機主要應(yīng)用于海洋平臺和灘海等作業(yè)環(huán)境。

據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2022年3月，我國現(xiàn)有在役連續(xù)管作業(yè)機306臺，其中車裝連續(xù)管作業(yè)機占比67%，這是由我國油氣作業(yè)現(xiàn)場所處的特殊環(huán)境以及連續(xù)管作業(yè)工藝決定的。我國歷年連續(xù)管作業(yè)機數(shù)量如圖1所示，各類型連續(xù)管作業(yè)機市場占比如圖2所示。

圖1 我國歷年連續(xù)管作業(yè)機數(shù)量

圖2 我國連續(xù)管作業(yè)機類型市場占比

3.2 車裝連續(xù)管作業(yè)機

典型的車裝連續(xù)管作業(yè)機有中淺井車裝連續(xù)管作業(yè)機、中深井車裝連續(xù)管作業(yè)機和深井超深井車裝連續(xù)管作業(yè)機，其主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 典型車裝連續(xù)管作業(yè)機參數(shù)一覽表

3.2.1 中淺井車裝連續(xù)管作業(yè)機

中淺井車裝連續(xù)管作業(yè)機（又稱一體化連續(xù)管作業(yè)機）如圖3所示，主要由底盤車、動力與控制系統(tǒng)、滾筒和軟管滾筒、連續(xù)管、注入頭和導(dǎo)向器、防噴系統(tǒng)等部件組成[6]。其特點是將上述設(shè)備集成安裝在一臺底盤車，并且注入頭、導(dǎo)向器和防噴盒不用拆卸，整體傾斜放置在車尾部，運輸時連續(xù)管不從注入頭和導(dǎo)向器中拔出，現(xiàn)場安裝時注入頭帶防噴盒和連續(xù)管一起吊裝到井口即可進行作業(yè)。一般作業(yè)工藝相對簡單，作業(yè)時間短，安裝拆卸少，可大幅縮短占井周期。為了適應(yīng)快速作業(yè)的需要，將隨車起重機、小型高壓泵和吹掃裝置集成布置在另外一臺底盤車上，從而提高連續(xù)管作業(yè)機的獨立作業(yè)能力，減少壓裂車等配套設(shè)備，提高工作效率。

圖3 中淺井車裝連續(xù)管作業(yè)機

一體化連續(xù)管作業(yè)機應(yīng)用于青海油田的快速作業(yè)，2014 年創(chuàng)造了單臺年作業(yè)245 井次的記錄[7]，1 臺連續(xù)管作業(yè)機實現(xiàn)了4 臺修井機的效果，大幅提高了作業(yè)效率，降低單井作業(yè)成本，解決了高原惡劣環(huán)境井下作業(yè)勞動強度大和作業(yè)成本高的問題，探索出了新的高原井下作業(yè)模式，成為青海油田井下作業(yè)的主體技術(shù)。

一體化連續(xù)管作業(yè)機應(yīng)用于大慶油田連續(xù)管快速修井作業(yè)1 007 井次（如圖4 所示），創(chuàng)造了單臺年作業(yè)301 井次的記錄，比傳統(tǒng)小修作業(yè)縮短施工時間約71%，施工費用降低約48%；與傳統(tǒng)大修作業(yè)相比，配合施工時間縮短約60%，施工費用降低約86%；同時還可節(jié)約重配、檢泵、大修及材料等費用。連續(xù)管快速修井技術(shù)在大慶油田逐步成為替代常規(guī)作業(yè)的新型作業(yè)模式。

圖4 LG180/38-3000作業(yè)機在大慶油田應(yīng)用

一體化連續(xù)管作業(yè)機目前已推廣應(yīng)用到吉林、長慶、華北、大港、冀東、吐哈和玉門等油田，是我國連續(xù)管作業(yè)機的主力機型之一。

3.2.2 中深井車裝連續(xù)管作業(yè)機

中深井車裝連續(xù)管作業(yè)機主要針對4 500 m左右井深研制，一般分為主車和輔車，其中主車主要包括底盤車、動力與控制系統(tǒng)（含控制室）、監(jiān)測系統(tǒng)、滾筒和軟管滾筒、連續(xù)管等，輔車主要包括底盤車、注入頭和導(dǎo)向器、隨車起重機、防噴系統(tǒng)等。整機動力由主車底盤提供，通過傳動軸與分動箱給液壓泵提供驅(qū)動力，進而實現(xiàn)上裝部件的液壓動力。

典型的連續(xù)管作業(yè)機的滾筒安裝在框架式底盤上，受寬度和高度限制，中深井車裝連續(xù)管作業(yè)機一般可裝載外徑為50.8 mm、長度<4 500 m的連續(xù)管，如圖5所示。

圖5 中深井車裝連續(xù)管作業(yè)機

中深井車裝連續(xù)管作業(yè)機主要應(yīng)用于長慶油田的連續(xù)管壓裂和完井管柱作業(yè)。利用連續(xù)管帶底封分層壓裂工藝能夠分壓多層且轉(zhuǎn)層快，對薄互層精細壓裂優(yōu)勢明顯，可以實現(xiàn)通洗井、射孔壓裂、排液生產(chǎn)三個一體化，大幅提高作業(yè)效率，縮短施工周期[8]。2017年—2020年，連續(xù)管帶底封壓裂技術(shù)在長慶致密氣田規(guī)模應(yīng)用392口井，投產(chǎn)1 年單井平均產(chǎn)氣1.15 萬m3/d，整體實施效果穩(wěn)定。大井叢平均單井壓裂周期由常規(guī)機械封隔器7 天縮短至3 天，效率提高1 倍以上，助力長慶致密氣田增產(chǎn)增效。

長慶油田應(yīng)用中深井車裝連續(xù)管作業(yè)機開發(fā)了Φ50.8 mm 連續(xù)管采氣一體化完井技術(shù)，實現(xiàn)氣井全生命周期生產(chǎn)。以氣井全生命周期生產(chǎn)為理念，Φ50.8 mm 連續(xù)管完井時一次性配套采氣工具，形成Φ50.8 mm 連續(xù)管+節(jié)流器+柱塞一體化完井技術(shù)，既滿足了氣井高效排液的需求，又簡化了生產(chǎn)管理、降低了措施綜合費用。累計實施166 口井，完井周期縮短50%，單井作業(yè)成本降低3萬元。目前，該結(jié)構(gòu)型式的連續(xù)管作業(yè)機已應(yīng)用于冀東、吉林等油田。

3.2.3 深井超深井車裝連續(xù)管作業(yè)機

深井超深井車裝連續(xù)管作業(yè)機可裝載外徑為50.8 mm、長度>6 000 m的連續(xù)管。一般采用兩車一橇結(jié)構(gòu)，由滾筒車、控制車和一個井口裝置橇組成。其中滾筒車由下沉式底盤車、滾筒、連續(xù)管、監(jiān)測系統(tǒng)、工具箱等組成；控制車由底盤車、動力與控制系統(tǒng)、軟管滾筒和附件等組成；井口裝置橇由注入頭和導(dǎo)向器、防噴器、防噴盒和防噴管等組成，外觀及結(jié)構(gòu)如圖6所示。該作業(yè)機最主要的特點是滾筒一般使用58 t四軸車裝底盤獨立運輸，底盤車采用框架分離式大梁，滾筒下沉，可裝載外徑50.8 mm（2 in）變壁厚連續(xù)管，長度可達6 600 m。

典型機型LG450/50-6600車裝連續(xù)管作業(yè)機主要為川渝頁巖氣開發(fā)研制。連續(xù)管作業(yè)機應(yīng)用于頁巖氣水平井壓裂的各個階段，壓裂前的井筒準備、壓裂中的輔助作業(yè)和壓裂后的鉆磨橋塞及井筒清理等，可簡化施工環(huán)節(jié)、釋放占用鉆機、縮短作業(yè)周期、大幅降低作業(yè)成本，成為頁巖氣水平井體積壓裂的必備手段，助力川渝頁巖氣經(jīng)濟高效開發(fā)和快速建產(chǎn)。

該結(jié)構(gòu)的連續(xù)管作業(yè)機隨后推廣到長慶油田的致密油氣和大慶油田古龍頁巖油儲層改造和配套作業(yè)中，成為頁巖氣、致密油氣等非常規(guī)油氣儲層改造“提速、提效”的利器，目前是連續(xù)管作業(yè)機的主力機型之一。

3.3 拖裝連續(xù)管作業(yè)機

北美地區(qū)應(yīng)用拖裝式連續(xù)管作業(yè)機較多，多采用圖7所示的布置，我國早期的拖裝式連續(xù)管作業(yè)機也采用此種結(jié)構(gòu)，拆卸安裝工作量小。但我國道路基礎(chǔ)條件差，相關(guān)法律法規(guī)和標準對半掛車要求更加嚴格，現(xiàn)很少采用這種結(jié)構(gòu)型式。

圖7 1拖裝連續(xù)管作業(yè)機

目前典型的拖裝式連續(xù)管作業(yè)機有以下兩種結(jié)構(gòu)型式：一種是采用2拖裝式，即將大容量滾筒（含連續(xù)管）、控制室和軟管滾筒布置在一個半掛車上，將動力和井口裝置成橇后布置在另一個半掛車上運輸，如圖8所示；另一種是采用1拖1車1橇的型式，即將大容量滾筒（含連續(xù)管）布置在一個半掛車上，控制室和軟管滾筒布置在一個底盤車上，利用底盤的動力作為系統(tǒng)的動力，井口裝置單獨成橇運輸，如圖9所示。

圖8 2拖裝連續(xù)管作業(yè)機

圖9 1拖1車1橇拖裝式連續(xù)管作業(yè)機

我國新疆地區(qū)和大慶地區(qū)較多使用拖裝式連續(xù)管作業(yè)機進行深井、超深井的作業(yè)，尤其是瑪湖地區(qū)致密油井和大慶古龍頁巖油井的連續(xù)管作業(yè)，大多使用拖裝式連續(xù)管作業(yè)機。典型的拖裝式連續(xù)管作業(yè)機技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 典型拖裝連續(xù)管作業(yè)機參數(shù)

拖裝式連續(xù)管作業(yè)機由于可以有三個后橋，且不存在傳動軸驅(qū)動后橋的特點，可使半掛車具有裝載更大容量連續(xù)管的能力。我國生產(chǎn)的拖裝式連續(xù)管作業(yè)機最大可裝載外徑為50.8 mm、長度為8 000 m的連續(xù)管。

為實現(xiàn)準噶爾盆地油氣資源高效勘探開發(fā)，尤其是瑪湖頁巖油資源規(guī)模動用，西部鉆探和新疆油田利用拖裝式連續(xù)管作業(yè)機開展了速鉆橋塞、快速通刮射、填砂分段壓裂等作業(yè)1 014井次，其中連續(xù)管快速通刮射作業(yè)工期縮短了30%～50%，橋塞無法下入的水平段儲層得到有效改造；水平井單井速鉆橋塞作業(yè)工期整體縮短2～3天，施工費用降低約46%，成為瑪湖頁巖油經(jīng)濟高效開發(fā)不可或缺的技術(shù)手段。

大慶油田使用拖裝式連續(xù)管作業(yè)機在水平井壓裂作業(yè)時效較常規(guī)工藝提高39.2%，鉆磨橋塞大幅提高效率，連續(xù)管壓裂和配套技術(shù)成為大慶油田的主體壓裂工藝之一，為開發(fā)老油區(qū)的多層薄覆儲層以及古龍頁巖油的改造提供技術(shù)支撐。

3.4 橇裝連續(xù)管作業(yè)機

橇裝連續(xù)管作業(yè)機一般由動力橇、控制橇、井口裝置橇和滾筒橇4 個橇塊組成，如圖10 所示。其中動力橇由發(fā)動機、分動箱、液壓泵組、動力軟管滾筒和橇體等組成；控制橇由控制室、控制軟管滾筒和橇體等組成；井口裝備橇由注入頭和導(dǎo)向器、防噴器、防噴盒和防噴管、橇體等組成；滾筒橇由滾筒、連續(xù)管和橇體等組成。陸上橇裝連續(xù)管作業(yè)機也有將動力橇和控制橇集成為一個動力與控制橇，成為3橇組成的橇裝式連續(xù)管作業(yè)機，如圖11所示。

圖10 4橇組成的橇裝連續(xù)管作業(yè)機

圖11 3橇組成的橇裝連續(xù)管作業(yè)機

與其他型式的連續(xù)管作業(yè)方式相比，海洋作業(yè)苛刻的環(huán)境和嚴格的要求制約了連續(xù)管設(shè)備在我國海洋平臺的應(yīng)用。影響連續(xù)管作業(yè)機在海洋作業(yè)應(yīng)用的因素有運輸方式、平臺吊裝能力、作業(yè)甲板面積、平臺作業(yè)方式、井深、管柱結(jié)構(gòu)和作業(yè)工藝等[9]，最主要是平臺吊裝能力和防燃防爆防腐的影響。海洋平臺用橇裝連續(xù)管作業(yè)機一般采用模塊化、滾筒筒體分體式、整體防爆、重量輕等設(shè)計。

我國完全具備海洋平臺用橇裝連續(xù)管作業(yè)機的研制能力，目前研制的典型橇裝連續(xù)管作業(yè)機主要參數(shù)見表3。

表3 典型橇裝連續(xù)管作業(yè)機參數(shù)

橇裝連續(xù)管作業(yè)機主要應(yīng)用于渤海、東海、南海西部以及南海深圳等油氣田，主要作業(yè)有沖砂、解堵、除垢、氣舉、開關(guān)滑套、切割、投撈橋塞、測試和打撈等。

3.5 連續(xù)管作業(yè)機拓展應(yīng)用

隨著連續(xù)管作業(yè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，連續(xù)管技術(shù)的優(yōu)勢得到了彰顯，近幾年，連續(xù)管技術(shù)逐漸應(yīng)用于碳纖維連續(xù)桿采油[10]、稠油開采、無桿泵采油、土壤污染治理、煤層氣雙氣合采以及氣化采煤中[11]，進而研制了相應(yīng)的連續(xù)管作業(yè)機、井下工具和作業(yè)工藝。此外，連續(xù)管鉆井技術(shù)也取得了進展，先后開發(fā)了連續(xù)管復(fù)合鉆機以及相應(yīng)鉆井工具，并開展了現(xiàn)場試驗。連續(xù)管技術(shù)在我國正以前所未有的速度發(fā)展，不斷拓展應(yīng)用領(lǐng)域。

4 我國連續(xù)管作業(yè)機的發(fā)展方向和建議

自2007年以來，我國連續(xù)管作業(yè)技術(shù)與裝備實現(xiàn)了快速發(fā)展，取得了很好的成效，總體技術(shù)水平接近世界先進水平，局部達到領(lǐng)先水平，但是在有些方面與世界先進水平存在很大的差距。另外，我國油氣開發(fā)條件和環(huán)境的特殊性決定了我國連續(xù)管技術(shù)不能簡單照搬國外，需要結(jié)合我國實際情況進行創(chuàng)新，充分發(fā)揮連續(xù)管技術(shù)的優(yōu)勢。

4.1 定型部件向標準化發(fā)展

國產(chǎn)連續(xù)管作業(yè)機關(guān)鍵部件逐漸成熟，應(yīng)用數(shù)量不斷增大，但是連續(xù)管作業(yè)機定制化多，不同廠家產(chǎn)品接口不兼容，不利于使用者設(shè)備管理、配件儲備和應(yīng)急互換，亟需完善標準，使產(chǎn)品設(shè)計標準化和模塊化，進一步降低成熟產(chǎn)品的使用成本，擴大應(yīng)用范圍。

4.2 自動化和智能化發(fā)展是必然趨勢

分步驟實現(xiàn)連續(xù)管作業(yè)機的電氣化、自動化和智能化。結(jié)合我國連續(xù)管作業(yè)井場電力特點、運輸環(huán)境以及連續(xù)管不同工藝作業(yè)占井時間，創(chuàng)新解決連續(xù)管作業(yè)機的電驅(qū)動和安裝拆卸的自動化以及作業(yè)過程的智能控制、設(shè)備智能維護和診斷。

4.3 大管徑超長連續(xù)管應(yīng)用迫在眉睫

隨著深層頁巖氣和新疆地區(qū)深井超深井勘探開發(fā)的需要，外徑為50.8 mm、長度＞8 000 m的連續(xù)管或者外徑為60.3 mm、長度＞6 000 m的連續(xù)管應(yīng)用日益增多，關(guān)鍵設(shè)備的可靠性、超高壓防噴系統(tǒng)、大管徑超長連續(xù)管運輸和連接成為需要解決的重點之一。

4.4 加快走向海洋步伐

與國際大公司相比，我國連續(xù)管作業(yè)技術(shù)在海洋油氣的應(yīng)用相對落后，連續(xù)管作業(yè)機的適應(yīng)性和可靠性需要進一步加強，以適應(yīng)我國快速發(fā)展海洋油氣的需求。

4.5 綠色環(huán)保發(fā)展要不斷加快

要加快連續(xù)管作業(yè)機適應(yīng)新能源、環(huán)保發(fā)展的需求，如煤炭地下氣化（UCG）、水合物可燃冰、土壤污染治理以及超臨界二氧化碳壓裂等作業(yè)工藝的需要。

5 結(jié)束語

連續(xù)管作業(yè)技術(shù)是一項轉(zhuǎn)變井下作業(yè)方式的先進技術(shù)，在我國經(jīng)過10 多年的科技攻關(guān)、現(xiàn)場試驗和專項推廣，取得了系列創(chuàng)新成果和顯著的工程應(yīng)用成效，為工程技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展貢獻了科技力量，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。